Устройство для импульсного регулирования мощности переменного тока Советский патент 1979 года по МПК G05F1/66 H02M5/22 

Предлагаемое устройство относится к электротехнике и предназначено для использования в качестве импульсного регулятора мощности электротермических установок, подключенных к сети переменного тока,

.Известны устройства для импульсного регулирования мощности переменного тока, регулирующие мощность изменением числа многократных подключений : нагрузки к сети со временем каждого подключения, кратным целому числу полупериодов сетевого напряжения, в течение интервала импульсного регулирова ния l .

Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является устройство для импульсного Урегулирования мощности, состоящее из последовательно соединенных формирователем синхроимпульсов, счетчиков такта и интервала регулирования, ключа управления вентилем, управляемого вентиля, а также счетчика длительности

импульса мощности, счетный вход которого соединен с выходом формирователя синхроимпульсов, установочный вход с выходом счетчика такта, а счетный выход - с входом установка О триггера oпpeдev eш я длительности импульса мощности, соединенного прямым выходом со входом ключа управления.

Недостатком известного устройства является то, что техническая реализация его требует больщого количества цифровых элементов при построении схем накапливающих сумматоров и многоразрядного компаратора, в особенности при использовании отличных от двоичного способов представле1П1я входной информации.

Цель изобретения - упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные формирователь синхроимпульсов, счетчики такта и ингервала регулирования, ключ управлени 3 вентилем, управляемый вентиль и нагруз ку, а также счетчик длительности импуль са мощности, счетный вход которого соединен с выходом формирователя синхроимпульсов, установочный вход - с выходом счетчика такта, а счетный выход - с входом установка О триггера определения длительности импульса мощности, соединенного прямым выходом со входом ключа управления, введены последовател но соединенные генератор пачки импульсов, счетчик прямого пересчета с переменным основанием счета, информаци. рнные входы которого соединены с шинами числа управления, двоичный счетчик, счетчик обратного пересчета с переменным основанием счета, информационные входы которого поразрядно соединены с информационными выходами соответствую щих разрядов двоичного счетчика и тригге управления, вход установка 1 которого соединен с выходом счетчика обратного п ресчета, вход установка О - соединен с выходом счетчика такта, прямой выход со входом установка 1 триггера определения длительности импульса мощности, а также генератор импульсов, соединенный своим выходом со счетным входом счетчика обратного пересчета, причем выход счетчика интервала регулирования соединен с установочными входами двоичного счетчика, счетчиков прямого и обратного пересчета, генератора пачки импульсов, клапана и входом установка 1 триггера определения длительности импульса мощности. Чертежи поясняют сущность изобретения, где на фиг, 1 представлена блоксхема устройства импульсного регулирования мощности, на фкг. 2 - временные диаграммы работы устройства. Устройство для импульсного регулирования мощности содержит формирователь 1 синхроимпульсов, вход которого подключен к щине 2 сети, а выход к счетным входам счетчиков такта 3 и длительности импульса мощности 4, выходы которых соединены соответственно со счетным входом счетчика интервала регулирования 5, установочным входом счетчика 4, входом установка О триггера управ ения 6 и входом установка 1 триггера 7 определения длительности импульса мощности. Прямой выход триггера 6 соединен со входом установка О триггера 7, прямой выхо которого через ключ 8 соединен с упра ляющим входом вентиля 9, последовател 54 но с нагрузкой поцсоепинеиного к шине 2 сети. Кроме того, устройство содержит последовательно, соединенные генератор 11 пачки импульсов, счетчик 12 прямого пересчета, двоичный счетчик 13, счетчик 14 обратного пересчета и генератор 15 импульсов, соединенный через клапан 16 со счетным входом счетчика 14, информационные входы которого соединены с информационными выходами счетчика 13, счетный выход счетчика 14 .- с входом установка триггера 6, а выход счетчика 5 - с установочными входами счетчиков 12, 13 и 14, генератора 11, клапана 16 и триггера 7. Информационные входы счетчика 12 соединены с шинами 17 числа управления. Схема работает следующим образом. При появлении напряжения на щине 2 сети, формирователь 1 генерирует импульсы в момент перехода через нуль напряжения сети. Частота этих импульсов равна, например, 2f , где - частота напряжения сети. Эти импульсы поступают на счетные входы счетчиков 3 и 4, на счетных выходах которых образуются импульсы соответственно с частотой такта Р-з, - 2 f ;. /К и периодом следования T Kx/2fj(фиг. 2), Импульсы FT, обнуляют счетчик 4 и триггер 6 в начале каждого такта длиной Т,, - l/P-j- импульсы F обнуляют триггер 7, поэтому период Тф равен длительности импульса мощности, коммутируемого вентилем 9 в нагрузке 10, т.е. Т - Tj. В этих выражениях К т и К л - соответственно коэффициенты деления счетчиков 3 и 4. На выходе счетчика 5 формируются импульсы с частотой F;- - 2f,, /К К,. о о5 1/Тр, Т.е. формируется интервал регулирования Тр. Здесь Kg - коэффициент деления счетчика 5. Передний онт импульса F 5 одновременно включает генератор 11, записывает в счетчик 12 новое значение сигнала управления с щин 17, обнуляет счетчики 13 и 14 и запирает клапан 16. Генератор 11 начинает выдавать пачку из Ь импульсов с обшей длительностью не более длины Т импульса Pg (рис, 2). Число L делится на сигнал управления N , частное L/ N записывается в счетчик 13, программируя основание счета счет{ика -14 равным L/M. Импульс Fg заканчивается, клапан 16 открывается и импульсы с частотой генератора 15 поступают В счетчик 14. Одновременно задним 4f)OHTOM импульса F триггер 7 устанавливается в состояние , коммути к нагрузке первый импульс мощности. Через время Т Т навход триггера поступит импульс Рл и сбросит его в н ограничив длительность импульса мощ ности. Далее на выходе счетчика 14 образуются импульсы с частотой поступающие на вход установка 1 триггера 6, Первый же импульс Р.д , следующий через время от начала интервала регулирования, установит триггер 6 вновь в состояние а первый последующий импульс Fa обнулит триггер 6. При этом отрицательный перепад напряжения поступит на вход- установка триггера 7, переключит его в единичное состояние и пр изведется коммутация второго импульс мощности, и т.д., следующая пара импульсов F и F приведет к коммутации третьего импульса длиной и так до тех пор, пока за время Тр не скоммутируются все N импульсов мощности. Количество этих импульсов за врем Тр определяется из соотношения ,. Поскольку Т а Тр -I/FC, то получаем, что Fg-N(NFi5/b)42 clK3K5) . Но Tg поэтому окончательное условие работы устройства принимает вид: Выбирая значение. 1) (число в генераторе 11), частоту (частоту генерато ра 15) и К„(основание счета счетчика 3) из этого условия, получаем, что мощность в нагрузке будет изменяться ПО-закону: Р - Т) : К 4 5 что соответствует методу подходящих дробей . Здесь PQ - мощность прямого включения нагрузки. Очевидно, что при M-N получим: Например, при М 5 и N - 4 устр ство работает следующим образом. Пер вый импульс мощности коммутируется вследствие переброса триггера 7 задним фронтом импульса F. К моменту сжончания этого импульса (т.е. интервала tr) основание счета счетчика 14 установлено равным U/4, Поскольку выбором параметров счетчиков и генераторов из условия (1) обусловлено, что Тр/Т - 4, то при оставшихся импульсах произведут коммута1шю импульсов мощности в третьем, четвертом и пятом тактах Та (фиг. 2), что сбответствует методу подходящих дробей . При этом мощность в нагрузке - 4/5 Р :: 4/5 равна Р. где и - напряжение сети, R - сопротивление нагрузки. Изменяя величины Kj и Кч, можно устанавливать требуемое значение Pj при необходимой величине Тр,задаваемой К и К совместно. Счетчики 12, 13 и 14, триггер 6 и клапан 16 выполняются по известным схемам. Генератор 11 выполняется на основе двоичного счетчика с предварительной записью в него числа L в двоичном коде, и последующим сосчитыранием его до обнуления. Частота считывается берется из условия: 41,3,OL/-E Использование новых элементов - двоичного счетчика, счетчиков прямого и обратного пересчета с переменными основаниями счета, генератора пачки импульсов, клапана, генератора импульсов и триггера управления выгодно отличает предлагаемое устройство импульсного регулирования мощности от указанного прототипа, так как происходит значительное упрощение схемы устройства. Формула изобретения. Устройство для импульсного регулирования мощности переменного тока, состоящее из последовательно соединенных формирователя синхроимпульсов, счетчиков такта и интервала регулирования, ключа управления вентилем, управляемого вентиля, а также счетЧика длительности импульса мощности, счетный вход которого соединен с выходом формирователя синхроимпульсов, установо.ный вход - с выходом, счетчика такта, а счетный выход - с входом установка О триггера определения длительности импульса мощности, соединенного прямым выходом со входом ключа управления, отличающееся тем, что с целью упрощения в него введены последовательно соединенные 76 генератор пачки импульсов, счетчик прямого пересчета с переменным основанием счета, информапионные входы которого соединены с шинами числа управления, двоичный счетчик, счетчик обратного пересчета с переменным основанием счете, информационные входы которого пораз рядно соединены с информационными выходами соответствующих разрядов двоичного счетчика и триггер управления, вход установка 1 которого соединен с выходом счетчика обратного пересчета, вход установка О с выходом счет чика такта, прямой выход - со входом установка 1триггера определения дпитeл ности импульса мощности, а также генератор импульсов, соединенный своим выхо- 5fi дом через клапан со счетным входом счетчика обратного пересчета, причем выход счетчика интервала регулирования соединен с установочными входами двоичного счетчика, счетчиков прямого и обратного пересчета, генератора пачки импульсов, клапана и входом установка 1 триггера определения длительности импульса мощности. Источники ин4ормаиии, принятые во внимание при экспертизе 1,Патент ФРГ № 1806860, 42, ЬЕ- 19/02, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2372979. . кл7н 02 М 5/22, 1976 (прототип).

VvVv/V v/V v/ vAyVv/WXyV V у V V V V V V V W V/ V / I I I I I I I I I I I I I I I I ( I M I M I I I i I I

i

f«

Ш

1

РЯ

Wt

w

ЛЛЖ